CIOE专访国科光芯：立足氮化硅平台持续性发展 加速硅光子芯片可靠性量产

  ICC讯 CIOE 2024期间，国科光芯（海宁）科技股份有限公司（简称国科光芯）重点展出基于氮化硅（SiN）技术开发的800G/1.6T 薄膜铌酸锂(TFLN)与SiN异质集成的硅光芯片，获得业界客户和现场观众广泛讨论和关注。

  在CIOE展会现场，国科光芯联合CTO及数通事业部CEO朱宇博士现场接受了讯石光通讯网的采访，和我们分享了公司多年的核心技术积累成果，以及在光通信业务上的产品布局与技术亮点。

国科光芯联合CTO及数通事业部CEO朱宇博士（中）接受讯石网采访

  本次国科光芯在光通信应用展台重点展出800G DR8, 800G 2×FR4, 1.6T DR8等基于TFLN/SiN异质集成技术的系列硅光芯片产品。针对硅光异质集成的技术优势，朱宇博士也向我们做了详细的介绍。朱宇博士认为，衡量一款产品的市场竞争力，除了产品方案本身的性能优越外，更为重要的是，产品的可量产性以及技术路线的可持续性。尤其是在竞争激烈的光通信市场和需要产品快速迭代的AI应用场景下。

  首先，从方案技术性能来看，相对于传统的硅光技术，基于氮化硅材料的硅光技术不仅具备低损耗、宽光谱、大光功率等众多单项优势，同时作为一个强兼容性的平台型技术，更易于实现异质集成。国际权威研究机构的多项研究成果表示，可以在氮化硅平台基础上高效地把铌酸锂（LiNbO₃）、磷化铟（InP）、铟镓砷（InGaAs）等材料进行混合集成或异质异构集成。因此，国科光芯基于多年在氮化硅技术上深耕的成果，搭建了氮化硅（SiN）+薄膜铌酸锂（TFLN）的异质集成技术平台，一方面，充分发挥氮化硅作为光波导介质的高透光性，同时，基于薄膜铌酸锂材料的高光电带宽等性能优势，能够实现200Gbps/lane及更高速率应用的需求。同时也具有高线性度及低插损等优势特点。

  在产品量产能力上看，虽然薄膜铌酸锂具备诸多的性能优势特点，但是由于其材料特性并不兼容CMOS工艺，晶圆级刻蚀工艺还不够成熟，所以纯薄膜铌酸锂技术方案在量产上具有较大挑战。国科光芯的异质集成方案是在氮化硅芯片上完成光波导刻蚀，基于层间耦合技术，无需对薄膜铌酸锂材料进行流片加工，直接键合集成薄膜铌酸锂材料，形成复合波导实现高速调制。因此，能够兼容CMOS流片工艺，并凭借国科光芯8英寸的氮化硅量产平台，使得其产品具备低成本和可量产性。

  从技术方案的可持续发展性来看，异质集成芯片依靠薄膜铌酸锂高调制带宽的特性，未来可扩展至单通道400Gbps，应用于3.2T及以上光互联，目前已与产业链核心光通信客户开展业务合作。

TFLN/SiN异质集成芯片结构示意图

  目前行业内，实现单通道200Gbps的技术路线主要有III-V（EML）、SOI硅光、纯薄膜铌酸锂（TFLN）以及TFLN与SiN或SOI异质集成四种技术路线。讯石也就此问题采访了朱宇博士，朱博根据目前各技术路线的发展及应用情况做了具体的介绍。目前EML作为单通道100Gbps的主流方案，产业链最为成熟稳定，例如，博通和三菱已经在今年逐步启动200G EML芯片的量产和批量交付。但是，EML芯片工艺难度大，成本高，基本上受到海外大厂的垄断。相比之下，SOI硅光方案经过多年的发展，可以看到其市场占有率在不断提升，硅光芯片兼容CMOS工艺，成本低、集成度高，目前商用Foundry成熟，国内的硅光芯片公司在100G/lane时代已经实现了批量出货。在下一代200G/lane，SOI硅光通过优化驱动方式来解决硅调制器带宽受限（＜50GHz）的问题，但良率以及面向更高速率的应用具有一定的挑战性。反观纯薄膜铌酸锂技术路线，其最大的优势是调制器性能优异，带宽高。但目前量产工艺具备一定挑战性。国科光芯的TFLN/SiN异质集成技术，对薄膜铌酸锂材料的利用率高。同时由于其高带宽特性，产品迭代投入较小，成本优势在200G/lane较100G/lane更为明显。当然对于异质集成技术所带来的新的工艺要求，也需要团队不断地提升与优化。总而言之，朱博认为，每个技术路线都有其自身的优点和挑战性，相信大家的最终目标都是为了给行业和客户提供高性能与低成本兼顾的解决方案。

  AI算力需求的驱动下，据高盛研究报告预测，2025年全年800G光模块总需求量将超过千万只，1.6T 光模块需求量将达到百万只。相信快速增长的市场需求对于产业链上掌握核心技术的相关公司，都将是巨大的机会和挑战。国科光芯依靠多年的技术积累和沉淀，厚积薄发，努力为客户提供强大的市场竞争力，为行业提供更有价值的产品和技术方案，助力高速光互联的发展。

氮化硅硅光芯片量产流片良率分布

  国科光芯创立于2019年4月，总部位于浙江海宁，是一家集材料工艺、芯片设计、集成封装、光电子器件、应用算法、系统集成等综合能力为一体的国家高新技术企业，致力于成为全球领先硅光芯片技术及整体解决方案公司。得益于团队多年的研发经验和技术积累，公司于2023年具备了8英寸低损耗氮化硅量产能力，实现传输损耗0.1dB/cm，工艺良率超95%。成为国内为数不多具备完整工艺量产能力的氮化硅芯片技术平台。